Estudo do Metacaulin no desempenho do concreto leve

Estudo do Metacaulin no desempenho do concreto leve

(Parte 1 de 6)

ANAIS DO 48º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2006 - 48CBC0250 1

Effect of Metacaulim on the properties of structural lightweight concrete

João A. Rossignolo (1); Ismael L. Oliveira (2) (1) Professor Doutor, Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo e-mail: jarossig@sc.usp.br

(2) Graduando em Engenharia Civil da Escola de Engenharia de São Carlos,

Universidade de São Paulo e-mail: ismael.lorandi@gmail.com

LCC-USP. Av. Trabalhador Sãocarlense, 400. CEP 13566-590. São Carlos, S.P. BRASIL.

Resumo

O presente projeto de pesquisa dedica-se ao melhor entendimento das modificações promovidas nas propriedades do concreto estrutural leve com a utilização da adição mineral Metacaulim. Foi analisado o efeito do Metacaulin nas seguintes propriedades dos concretos estruturais leves: resistência á compressão, massa específica, resistência à tração por compressão diametral, módulo de deformação e absorção de água por imersão. Nos resultados obtidos nesse verificou-se que a adição de 10% de Metacaulim (em substituição ao cimento Portland, em massa) melhorou significativamente o desempenho da resistência á compressão, da resistência à tração por compressão diametral e, especialmente, da absorção de água por imersão dos concretos leves. No entanto a adição de Metacaulim não promoveu alterações significativas no valor do módulo de deformação dos concretos leves.

Palavra-Chave: Concreto leve, Agregado leve, Metacaulim.

Abstract

This paper deals with properties of lightweight aggregate concrete (LWAC) with Metacaulim, made with Brazilian lightweight aggregate (LWA). Properties in the fresh state, compressive strength, splitting tensile strength, modulus of elasticity and water absorption were tested. The inclusion of metakaolin in the LWAC decreased water absorption and increased compressive strength and splitting tensile.

Keywords: Lightweight aggregate concrete, Lightweight aggregate, Metacaulim.

ANAIS DO 48º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2006 - 48CBC0250 2

1 Introdução

Nas três últimas décadas ocorreu um grande desenvolvimento na tecnologia dos concretos estruturais devido, especialmente, à evolução das técnicas e equipamentos para estudo dos concretos e ao uso de novos materiais componentes. Esses novos materiais, dentre os quais se destacam os aditivos redutores de água e as adições minerais pozolânicas, possibilitaram melhorias significativas nas propriedades relacionadas à resistência mecânica e à durabilidade dos concretos. O desenvolvimento desses novos materiais resultou em um incremento da utilização dos chamados concretos de alto desempenho (CAD) (ZHANG e GJφRV, 1991; ALMEIDA, 1996; PAULON, 1996; HELENE, 1999; AÏTCIN, 2000).

Nos últimos anos algumas pesquisas foram realizadas com o intuito de otimizar ainda mais algumas propriedades dos concretos de alto desempenho. Dentre elas destaca-se a união das características otimizadas do CAD com a baixa massa específica dos concretos leves estruturais (CLE), obtendo-se, assim, o concreto leve de alto desempenho (CLAD).

A redução da massa específica do concreto, com a manutenção da resistência mecânica, propicia a redução do peso próprio da estrutura e, conseqüentemente, das cargas na fundação, reduzindo, assim, o custo final da obra, especialmente com a utilização da tecnologia da pré-fabricação (SLATE et al., 1986; MORENO, 1986; BERNER, 1991;

ZHANG e GJφRV, 1991; HOLM e BREMNER, 1994; IKEDA, 2000; VIEIRA e GONÇALVES, 2000; ROSSIGNOLO e AGNESINI, 2001, 2002 e 2005; ROSSIGNOLO, 2003).

Entretanto, além da redução da massa específica, a substituição dos agregados convencionais por agregados leves pode ocasionar alterações significativas em outras importantes características do concreto, com destaque especial resistência mecânica, absorção de água e módulo de deformação. Dentre as formas de ajustar o desempenho do concreto leve, compensando eventuais alteração nas propriedades citadas em decorrência do uso do agregado leve, destaca-se a utilização de adições minerais pozolânicas, como o Metacaulim (ROSSIGNOLO e AGNESINI, 2005).

As adições minerais pozolânicas utilizadas, como o Metacaulim, podem melhorar significativamente o desempenho das propriedades dos concretos estruturais leves, compensando algumas limitações impostas pela utilização do agregado leve, como o aumento da resistência à compressão, por exemplo.

O Metacaulim, produzido no Brasil desde o final da década de 90 na região de Jundiaí (SP) é obtido pela calcinação de um tipo específico de argila. Essa adição mineral proporciona reatividade com o hidróxido de cálcio presente na pasta de cimento, efeito esse denominado de reação pozolânica. A reação pozolânica reduz a porosidade e o teor de hidróxido de cálcio na matriz de cimento assim como melhoram a qualidade da zona de transição agregado-matriz, promovendo a melhoria de desempenho das propriedades do concreto estrutural leve relacionadas à resistência mecânica e à durabilidade.

ANAIS DO 48º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2006 - 48CBC0250 3

Frente a esse cenário, o presente artigo dedica-se ao melhor entendimento das modificações nas propriedades e características do concreto estrutural leve em função da utilização de Metacaulim. Foram analisados a massa específica, a resistência à compressão, a resistência à tração por compressão diametral, o módulo de deformação e a absorção de água por imersão de concretos estruturais leves com 10% de Metacaulim, em relação à massa de cimento, com abatimento do tronco de cone de 60 ± 10 m e consumo de cimento variando entre 250 e 500 kg/m3. Foi analisada também a influência da dimensão do agregado leve e do Metacaulim na “Resistência ótima” do concreto leve por meio da análise da relação entre as resistências da argamassa e do concreto.

2 Materiais e programa experimental

Para a produção dos concretos leves foi utilizado o cimento Portland composto com escória de alto forno (CPIIE32), fabricado pela empresa CIMINAS S.A. (grupo Holdercim), com massa específica de 2,96 g/cm3 e área específica Blaine de 4.023 cm2/g. O Metacaulim empregado apresentou massa específica de 2,65 g/cm3, área específica em torno de 327.0 cm2/g e teor de SiO2 de 51,6 %. Os agregados utilizados foram areia natural quartzosa e dois tipos de argila expandida, Cinexpan 1506 (Dmáx=12,5mm) e

Cinexpan 2215 (Dmáx=19,0mm) (Tabela 1). O superplastificante empregado foi do tipo SPA (melamina sulfonato formaldeídico), segundo classificação da NBR11768, com massa específica de 1,1 g/cm3 e teor de sólidos de 16,5%.

Tabela 1 - Características dos agregados

Absorção de água *

(em massa) Dmax

NBR 7211 Massa específica

NBR 9776

Massa unitária

NBR 725130 min. 60 min. 24 hs Tipo de agregado

(m) (g/cm3) (g/cm3) (%) (%) (%)

Areia 2,4 2,63 1,49 - - -

Cinexpan 1506 12,5 1,1 0,59 1,3 3,5 7,0

Cinexpan 2215 19,0 0,64 0,47 4,0 5,0 10,3 * Método proposto por TEZUKA(1973)

Na dosagem dos concretos foi utilizado o teor de 10% de Metacaulim em relação à massa total de aglomerante, em substituição ao cimento Portland (CPIIE32). Dessa forma, foram obtidos traços com a mesma dosagem de aglomerante, mas com teores diferentes de

Metacaulim (0 e 10%). Fixou-se o slump em 60 ± 10 m para todas as dosagens, e, em casos em que não se atingiu esse parâmetro, utilizou-se o aditivo superplastificante para que essa exigência fosse cumprida. Os traços dos concretos analisados são apresentados nas Tabelas 2 e 3.

ANAIS DO 48º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2006 - 48CBC0250 4

Tabela 2 - Dosagem dos concretos leves de alto desempenho (Dmax = 12,5 m)

Metacaulim1 Proporcionamento Agl: A: 15061

Consumo de aglomerante

Consumo de Aditivo Superplastificante Traço

(%) (em massa) (kg/m3)

Relação a/(agl) 2

0 - 1 10 1: 2,93: 1,58 267,9 0,7 0,75%

0 - 2 10 1: 2,41: 1,30 317,9 0,60 0,50%

0 - 3 10 1: 2,05: 1,10 358,7 0,5 0,36%

0 - 4 10 1: 1,79: 0,96 405,7 0,47 0,75%

(Parte 1 de 6)

Comentários